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高性能无铅铟基钙钛矿白光材料的设计合成及发光性能研究

批准号:
22109130
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
周磊
依托单位:
学科分类:
能源材料化学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
周磊

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
近年来,全光谱金属卤素钙钛矿白光发光材料受到广泛关注,但面临铅的毒性及发光效率低等问题。在众多无铅材料中,铟(In3+)基钙钛矿具有环境友好、结构稳定、发光性能突出等特性,但其光谱中缺乏蓝光成分,不能实现白光。针对如何实现In3+基钙钛矿的高性能白光这一关键科学问题,本项目创造性地提出利用聚集诱导发光分子为有机阳离子来构建新型In3+基有机-无机杂化钙钛矿材料,以聚集诱导发光分子的高效率蓝光为互补光与卤化铟的红黄光结合实现白光;并利用具有5s2活性电子的掺杂离子Sb3+来进一步提升白光发光效率;系统研究含氮基聚集诱导发光分子结构和InSb双金属不同组分含量等与发光性能之间的内在关系,获得高白光量子效率(> 80%)的钙钛矿材料;通过多种先进表征手段揭示发光机理,研制高性能白光发光器件,为新型高效率白光材料的开发提供可靠的理论依据,同时为钙钛矿材料在高性能照明及显示领域的实际应用奠定基础。
英文摘要
For the past few years, full-spectrum metal-halide perovskites with white luminescence have received wide attention, which, however, are faced with problems such as lead toxicity and low photoluminescence (PL) efficiency. Among various lead-free materials, indium (In3+)-based perovskites have the merits of e environment-friendly, high structural stability, and outstanding PL performance, but their PL spectra lack blue light component, thus cannot achieve white emission. Aiming at the key scientific problem of how to achieve high-performance white luminescence in In3+-based perovskites, this project creatively uses aggregation-induced-emission molecules as organic cations to construct novel In3+-based organic-inorganic hybrid perovskites. White-light emission is achieved by combining the red-yellow light of indium halide cluster and the high efficiency blue light of aggregation-induced-emission molecules, which is used as a complementary light. Furthermore, Sb3+ dopant with 5s2 active electrons is used to improve the white PL efficiency. It is planned to systematically study the intrinsic relationship between structure of nitrogen-containing aggregation-induced-emission molecular, InSb content and PL performance, to realize perovskites with high white-light quantum efficiency (> 80%). A variety of advanced characterizations would be used to reveal the PL mechanism, and moreover, high-performance white light-emitting devices would also be constructed. This project provides a reliable theoretical basis for the development of new materials with high-performance white luminescence and also lays a foundation for the practical application of perovskites in high-performance lighting and display fields.
本项目旨在发展发射波长覆盖范围广、效率高、寿命长的In3+基金属卤化物发光材料,揭示宽光谱发射现象的内在科学规律,丰富金属卤化物光功能材料和超分子聚集体领域的研究。项目按照计划书进行,完成了目标任务,并取得了超过项目预期目标的系列重要研究成果:在In3+基材料中引入含5s2电子层结构的Sb3+,有效调制其电子结构,诱导三重态激子的形成,产生显著且高效的宽带发射;构建In3+/Sb3+合金材料,稳定了材料的物相,提升了材料的发光性质,揭示了Sb3+-5s2电子对配位数、发光性质及稳定性的影响;有机和无机组分的协同效应可限制分子运动以抑制非辐射损失,还可以促进ISC速率以提高三重态激子的利用率,从而有效增强有机-无机杂化In3+基金属卤化物材料的室温磷光特性;在有机-无机杂化In3+基材料中,利用其强电子-声子耦合作用诱导产生的自陷态激子(STEs),实现高量子产率发光行为。基于该类材料所制备的白光LED照明器件(WLED),其显色指数高达87.8。发展了单组分且具有多级刺激响应性的高效有机-无机杂化RTP材料,利用有机无机组分之间的有效能量传递,得到光色可调、对多种刺激源响应的发光材料体系等。项目执行期间在Adv. Funct. Mater.、Chem. Sci.、Chem. Eng. J.、Chin. Chem. Lett.、J. Mater. Chem. C、Inorg. Chem.等国内外主流期刊发表论文10余篇,积极参加国际学术交流与合作,参加国际学术会议并做邀请报告多次。项目执行期间培养硕士学位获得者7人,协助培养博士学位获得者1人。
基于简单共轭有机分子的有机-无机杂化Sn4+基金属卤化物磷光闪烁体的制备及高性能、柔性X射线成像研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    周磊
  • 依托单位:
高效率In3+/Bi3+双金属基钙钛矿白光发光单晶的制备、发光机理及其应用研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    周磊
  • 依托单位:
核糖体生物合成参与环境温度对线虫基础免疫和衰老调控的机制研究
  • 批准号:
    32000810
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    周磊
  • 依托单位:
国内基金
海外基金